JPH07503901A - Method of providing particle-retaining metal surface and flux-retaining metal member - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 粒子を保持する金属表面およびフラックスを保持する金属部材を提供する方法本 発明は、粒子を保持する金属表面を提供する方法に関するものであり、さらに詳 しくは、各部材をその後に接合するために、その表面から酸化物フィルムを除去 することにより表面に充分なぬれ性をもたらすことのできる、アルミニウムベー スの部材のフラックス処理方法、さらに得られたフラックスを保持する金属部材 に関するものである。[Detailed description of the invention] Method book for providing particle-retaining metal surfaces and flux-retaining metal members The invention relates to a method of providing a metal surface that retains particles, and more particularly. Alternatively, remove the oxide film from the surface of each component for subsequent bonding. Aluminum base that can provide sufficient wettability to the surface by Flux treatment method for metal parts, and metal parts that hold the obtained flux. It is related to.

アルミニウムまたはアルミニウム合金（以下、この両者はどちらか一方を使用で きることを示すように、“アルミニウムベース”という）の部材が、例えば熱交 換器のような構造物に組み立てられるとき、従来これらは、ろう付けの前、大気 雰囲気または窒素のような中性雰囲気中でフラックス処理されていた。フラック スは、アルミニウム表面上にすでに形成されている酸化アルミニウムの薄いフィ ルムを分解／除去するために用いられている。Aluminum or aluminum alloy (hereinafter, either one can be used) For example, the aluminum base material can be When assembled into structures such as converters, they are traditionally exposed to the atmosphere before brazing. It was fluxed in an atmosphere or a neutral atmosphere such as nitrogen. flack The thin film of aluminum oxide that has already formed on the aluminum surface used for disassembling/removing lume.

この酸化フィルムは、表面に金属コーティングを適用するためのプロセス、およ びはんだ付け、ろう付けまたは溶接により部材を接合するためのプロセスを妨害 する。この酸化フィルムは、取り除かなければならず、その再形成も金属−金属 結合を確立するために防がなければならない。This oxide film is used in the process of applying metal coatings to surfaces, and Interfering with the process of joining parts by soldering, brazing or welding do. This oxide film must be removed and its reformation also metal-to-metal. must be prevented in order to establish a bond.

酸化物層を除去するために、従来から数多くのフラックスが使用されている。A number of fluxes have been used in the past to remove oxide layers.

塩化物ベースの７ラツクスは、酸化物フィルムを分解するが、それは吸湿性およ び腐食性があるので、続いて洗浄して洗い流さなければならない、フッ化物ベー スのフラックス、例えばテトラフルオロアルミン酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕ ｍ　ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏａｌｕｍｉｎａｔｅ　）およびヘキサフルオロアル ミン酸三カリウム（ｈｅｘａｆ　ｌｕｏｒｏｔｒｉｐｏｔｍｓｓｉｕｍ　ａｌｕ ｍｉｎａｔｅ）の混合物が有利である。なぜならば、これらは腐食性の残留物を 残さないからである。Chloride-based 7lux breaks down oxide films, but it is hygroscopic and Fluoride-based materials, which are corrosive and must be subsequently cleaned and rinsed away. fluxes such as potassium tetrafluoroaluminate (potassiu m tetrafluoroaluminate) and hexafluoroaluminate Tripotassium mate (hexaf luorotripotmsium alu) Preference is given to mixtures of because they leave corrosive residues This is because there is no residue left.

通常、フラックスは水または他の溶媒に懸濁され、スプレーまたは浸漬によって アルミニウムベースの部材の表面上にコーティングされる。フラックスの適用は 通常、接合操作の直前のオンラインプロセスの一部分で行われる。従来、フラッ クスの適用は１、部材から水または溶媒を取り除くために、さらに別の乾燥工程 を固有に必要としていた。この乾燥工程は、二つの部材を接合するための、ろう 付けする金属が溶融しおよびフラックスが活性化するろう付は可能な温度に加熱 する前に行われる。しかしながら、このような乾燥は、オンラインプロセスの効 果を減殺する。Fluxes are usually suspended in water or other solvents and are applied by spraying or dipping. Coated on the surface of aluminum-based parts. Application of flux This is typically done as part of an on-line process immediately prior to the bonding operation. Traditionally, flash The application of the solvent requires an additional drying step to remove water or solvent from the part. was uniquely needed. This drying process uses wax to join two parts. Brazing is heated to a temperature that melts the metal to be attached and activates the flux. is done before. However, such drying reduces the effectiveness of online processes. reduce the fruit.

また、組み立て後の部材のフラックス処理では、接合された部材の全表面に、フ ラックスを均一に分配し、また届かせることを確実にできない。In addition, in flux treatment of parts after assembly, a flux is applied to the entire surface of the joined parts. Unable to ensure even distribution and delivery of lux.

乾燥ステップの使用を不要にする別の方法は、ろう付けの前、部材上に乾燥した フラックス粉末を静電沈着することである。しかしながら、この静電沈着は、ろ う付けの前、所望する長期間において、部材を保管し、あるいは遠くまで輸送す ることを許すための結合または接着には不十分である。従って、従来技術はオン ラインのフラックス処理に制限されている。Another method that eliminates the use of a drying step is to apply a dry It is the electrostatic deposition of flux powder. However, this electrostatic deposition Before installation, the parts should be stored for the desired long period or transported over long distances. There is insufficient bonding or adhesion to allow Therefore, the conventional technology is Limited to line flux processing.

しかしながら、産業および輸送の発展により、ある場所で、あるいはある特定時 間で、部材を押し出しまたは組み立て、さらにあらかじめフラックス処理し、別 の場所でこれらをろう付けすることが非常に望ましいようになっている。However, due to the development of industry and transportation, In between, parts are extruded or assembled, pre-fluxed and separated. It has become highly desirable to braze these in place.

米国特許第４，５７１，３５２号明綿書には、アルミニウムパイプを、浮いた溶 融したフラックスの層を通して、溶融したろう付は用充填金属（ｂｒａｚｉｎｇ 　ｆｉｌｌｅｒｍｅｔａｌ　）中に浸漬する方法が開示されている。このことに より、アルミニウムパイプをろう付は用充填金属でコーティングすること、およ び同時にフラックス層を適用することができ、部材の組み立ての際、プレージン グシートを使用する必要がないことがクレームされている。しかしながら、溶融 したフラックスを通じて、固化した表面層を有するコーティングされたパイプを 引き出すことを基礎とするこの開示された方法は、幾つかの欠点を有する。まず 第１に、フラックスは適切に結合せず、且つ機械的に取り除かれ得るので、堅固 に付着したフラックスの均一な分散が達成されない、さらに、付着したフラック スの活性は、溶融を繰り返すうちに悪化するので、ろう付は操作の前に、さらな るフラックス処理操作が必要となる。U.S. Pat. Through a layer of molten flux, the molten brazing is applied to the filling metal (brazing). A method of immersion in filler metal is disclosed. to this For brazing aluminum pipes, it is better to coat them with filler metal, and A flux layer can be applied at the same time as the pre-gloss layer is applied during component assembly. It is claimed that there is no need to use a glue sheet. However, melting coated pipe with a solidified surface layer through the flux This disclosed method based on elicitation has several drawbacks. first First, the flux does not bond properly and can be removed mechanically, making it rigid. Uniform distribution of the flux deposited on the surface is not achieved; Since the activity of the solder deteriorates with repeated melting, brazing should be carried out before further operation. Flux treatment operations are required.

従って本発明の目的は、フラックスが、続く輸送、保管およびコーティングされ た部材の組み立ての間、正確な場所に残り、このことにより、さらなるフラック スの適用の必要ではなくなるような方法において、従来のろう付け／はんだ付は 用のフラックスが適用できる、あらかじめフラックス処理されたアルミニウムベ ースの部材を提供することである。It is therefore an object of the present invention to ensure that the flux is protected by subsequent transport, storage and coating. remains in the correct location during assembly of the parts, which prevents further fracking. traditional brazing/soldering in such a way that there is no need for the application of A pre-fluxed aluminum base that can be used with The purpose of this project is to provide base materials.

本発明の別の目的は、接合の場所でフラックスが存在し、且つ均一に分散してい る部材を提供することである。Another object of the invention is that the flux is present and uniformly distributed at the location of the bond. The objective is to provide a member that

本発明のさらに別の目的は、乾燥ステップの必要のない、アルミニウムベースの 部材をフラックス処理する方法を提供することである。Yet another object of the invention is to provide an aluminum-based An object of the present invention is to provide a method for fluxing a member.

本発明のこれらの目的および他の目的および特徴は、フラックスの固体粒子を、 部材表面上の液化したコーティング層上またはコーティング層中に打ち込み、続 いて該コーティング層を固化し、固化したコーティング層に、または該コーティ ング層中に堅固にフラックスを埋め込むまたは固定することにより達成される。These and other objects and features of the invention provide that the solid particles of the flux are Drill onto or into the liquefied coating layer on the surface of the part and continue. to solidify the coating layer and apply the coating to the solidified coating layer. This is achieved by firmly embedding or fixing the flux in the layer.

本発明を、添付しな図面（図１）を参照しながらさらに詳細に説明する０図１は 、本発明の好適な態様に従った連続的な操作を概略的に示している。The present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings (FIG. 1). , schematically depicts continuous operation according to a preferred embodiment of the invention.

本発明は、部材表面にフラックス粒子を緊密に保持または結合させるマトリック スとして、部材に適用される金属コーティング層を用いている、あらかじめフラ ックス処理されたフラックスを保持するアルミニウムベースの部材を提供するも のである。このようなコーティング層は、その耐腐食性および低い融点を考慮す ると、亜鉛または亜鉛アルミニウム合金が好ましく、例えば熱交換器の製造にお いて、耐腐食性を改善するために、あるいは部材の接合のための充填金属を提供 するために現在のところ適用されている。The present invention provides a matrix that tightly holds or binds flux particles to the surface of a member. As a base, a pre-flag coating layer is applied to the component. It also provides an aluminum-based component that holds the treated flux. It is. Such a coating layer is suitable for its corrosion resistance and low melting point. then zinc or zinc-aluminum alloys are preferred, e.g. for the manufacture of heat exchangers. to improve corrosion resistance or provide filler metal for joining parts. It is currently being applied to

製造条件の適切な操作により、このコーティング層は、続くフラックス処理ステ ップを実施するのに十分な時間、溶融状態で維持され得ることが見いだされた。By proper manipulation of the manufacturing conditions, this coating layer can be It has been found that it can be maintained in the molten state for a sufficient period of time to carry out the molten state.

図１は、フラックス処理を行うために用いられるコーティングラインおよび実験 装置を概略的に示すものである１例えば中空のアルミニウムの造形品、あるいは チューブ１であるアルミニウムベースの部材は、溶融した金属コーティング材料 （浴）２を通過し、サイジング装ｆ　（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｃｌｅｖｉｃ ｅ＞　３を通過し、付着したコーティング材料の過剰量が取り除かれる。温度を 制御することにより、コーティング材料を溶融状態に維持することができ、溶融 した表面層に向かって、ノズル（スプレー装置）４を通じて吹き付けられるフラ ックス粒子を衝突させることにより、粉末状のフラックスを溶融表面に結合させ ることができた。固化したコーティング材料に堅固に固定されたフラックス粒子 の接着層は、最終冷却ステップによって得られた。Figure 1 shows the coating line and experiment used to perform flux treatment. 1, which schematically shows the device, for example, a hollow aluminum model, or The aluminum-based member, which is tube 1, is coated with molten metal coating material. (bath) 2, sizing device f (calibration clevic e>3 and the excess amount of deposited coating material is removed. temperature By controlling the coating material can be kept in a molten state, melting Fluor is sprayed through a nozzle (spray device) 4 toward the surface layer. By colliding the flux particles, the powdered flux is bonded to the molten surface. I was able to Flux particles firmly fixed in solidified coating material An adhesive layer was obtained by a final cooling step.

大施例 上記のコーティングラインにおいて、コーティング材料として亜鉛アルミニウム 合金（Ｚｎ、Ａ１５％）を適用し、アルミニウムチューブを溶融めっきした。サ イジング後の温度は、３８５℃超に維持し、細かく分散したフラックス粒子（テ トラフルオロアルミン酸カリウムおよびヘキサフルオロアルミン酸三カリウムの 混合物）を、溶融したコーティング層に向かって吹き付けた。Great example In the above coating line, zinc aluminum is used as coating material. An alloy (Zn, 15% A) was applied and the aluminum tube was hot-dipped. sa The temperature after ising is maintained above 385°C, and finely dispersed flux particles (teal Potassium trifluoroaluminate and tripotassium hexafluoroaluminate mixture) was sprayed onto the molten coating layer.

これによって、チューブがコーティング層が固化するように充分に冷却されたと き、コーティング層上に、正確な場所に固定されたフラックスの被着層が形成さ れた。続いて水で急冷したのち、フラックスの存在が、チューブの表面の暗色化 により視覚的に確認され、これにより、フラックスが表面に堅固に且つ確実に結 合していることが示された。フラックス処理された表面の評価は、走査型電子顕 微鏡およびグロー放電マススペクトル装置（ＧＤＭＳ）を用いて行われた。フラ ックスは、コーティング層の表面上に存在していることが測定された。なぜなら ば、フッ化物がそこに検出されたからである（フラックスが存在しないとこれは 検出されない）。This ensures that the tube has cooled sufficiently for the coating to solidify. Then, an adherent layer of flux is formed on the coating layer, which is fixed at a precise location. It was. After subsequent quenching with water, the presence of flux darkens the surface of the tube. This ensures that the flux is firmly and reliably bonded to the surface. It was shown that they are compatible. Flux-treated surfaces can be evaluated using scanning electron microscopy. It was carried out using a microscope and a glow discharge mass spectrometer (GDMS). Hula was determined to be present on the surface of the coating layer. because for example, because fluoride was detected there (in the absence of flux this would be Not detected).

続いて、ろう付は試験を行った。この試験は、ＺｎＡｌ５％の３〜４μの層でコ ーティングされたＡＩチューブを含むサンプルを基にし、フラックスがガンスプ レーされ、フィン材料に接合されるように、６１０℃でろう付けするものである 。この試験の結果、良好なフィレット（接合部）が生じ、これによりフラックス のさらなる適用の必要性を排除することができた。Next, the brazing was tested. This test consists of a 3-4μ layer of 5% ZnAl. Based on samples containing pre-treated AI tubes, the flux It is to be brazed at 610°C to be bonded to the fin material. . This test results in a good fillet (joint), which allows the flux to could eliminate the need for further application of.

本発明は、部材の表面の付近または周囲の正確な場所に粒子を充分に保持または 結合させるためのマトリックスとして、固化可能なコーティング層を利用するも のである。フラックス粒子は、コーティング層に衝突し、停止し、突き刺さる。The present invention provides sufficient retention or retention of particles in precise locations near or around the surface of a component. It is also possible to use a hardenable coating layer as a bonding matrix. It is. The flux particles collide, stop, and pierce the coating layer.

フラックス粒子は、コーティング層の固化により、正確な場所に粘着または固定 される。このことは、十分に緊密な結合を提供し、あらかじめフラックス処理さ れた部材の延長された保管または輸送を可能にするものである。Flux particles stick or lock in precise locations due to solidification of the coating layer be done. This provides a sufficiently tight bond and is pre-fluxed. This allows for extended storage or transportation of stored parts.

コーティング層は、例えば浸漬、スブラッシング（ｓｐｌａｓｈｉｎｇ）−スプ レー等のような従来のいかなる方法により設けることができる。また、別個のプ ロセスとして、フラックスの付着を行うこともできる。このような場合は、フラ ックス粒子を衝突させるよりも前に、固化したコーティング層を予備加熱および 再溶融することが必要である。The coating layer can be applied, for example by dipping, splashing or spraying. It can be provided by any conventional method, such as a laser beam or the like. Also, separate Flux can also be attached as a process. In this case, use the flag The solidified coating layer is preheated and Remelting is necessary.

フッ化物ベースのフラックスが、この本発明者の試験に使用されたが、粒子の形 状の他のフラックスも、本発明の概念に従って使用することができる。この発明 の概念は、例えば任意のハロゲンベースのフラックスにおいても良好に実施でき る。もし部材が水で急冷すべきものであるならば、比較的水に不溶性であるフラ ックスを使用するべきである。A fluoride-based flux was used in this inventor's test, but the particle shape Other fluxes may also be used in accordance with the concepts of the present invention. this invention The concept can be implemented well in any halogen-based flux, for example. Ru. If the component is to be quenched in water, a relatively water-insoluble fluid may be used. should be used.

フラックス粒子が本発明に従って適用される方法は、様々である。フラックス粒 子は、コーティング層の上部または内部でさえ、連続または非連続層の形状であ ることができる。しかしながら、均一にフラックスを分散させることが、その機 能を最も確実に実行できるために好ましい、複雑な外側の形状を示す部材の場合 、フラックス粒子の分散の均一性が確実となるようにするには、流動床を利用す るのが有利である１組み立ての前、フラックスが部材の表面全体に適用されるこ とが確実になるので、例えば交換体コアの製造において、フィンの空間をより密 集させることができる。The manner in which flux particles are applied according to the present invention varies. flux grains The child may be in the form of a continuous or discontinuous layer on top of or even within the coating layer. can be done. However, evenly distributing the flux is the key to achieving this. For parts exhibiting a complex external shape, which is preferred for the most reliable performance of the function. To ensure uniform dispersion of flux particles, a fluidized bed is used. It is advantageous to apply flux to the entire surface of the part before assembly. For example, in the manufacture of exchanger cores, the spaces between the fins can be made tighter. can be collected.

本発明の概念は、固体粒子が、コーティング層の大部分に堅固に配置され、ある いは固定されるというものである１粒子表面と、溶融したコーティング層との表 面の接触でさえ、コーティング層が固化したとき、該粒子とコーティング層との 間の充分に堅固な結合を生み出す、衝突速度、粒子サイズ、コーティング層の密 度および深さでさえも、コーティング層内部の粒子の深さの程度を左右するよう に設定することができる。The concept of the invention is that the solid particles are firmly disposed in the majority of the coating layer and are The surface of one particle, which is supposed to be fixed or fixed, and the surface of the molten coating layer. Even surface contact can cause the particles to interact with the coating layer when the coating layer solidifies. The impact velocity, particle size, and density of the coating layer to create a sufficiently tight bond between The degree and even the depth seem to influence the extent of the depth of the particles inside the coating layer. Can be set to .

本発明は、上記で記載され且つ例示された、接合されるアルミニウムの金属の表 面をフラックス処理する方法に制限されない０本発明の範囲を逸脱しない限り、 他の固体粒子（例えば充填金属の量を増加させる粉末亜鉛、ケイ素またはそのＡ １合金（ＡＩＺｎＳｉ））を、本発明の方法に従って、追加的に（あるいはフラ ックス粒子の代わりとして）適用することができる。The invention relates to the above described and exemplified aluminum metal surfaces to be joined. Without departing from the scope of the present invention, the method of flux treating the surface is not limited. Other solid particles (e.g. powdered zinc, silicon or its A to increase the amount of filler metal) 1 alloy (AIZnSi)) according to the method of the present invention. (as an alternative to x particles).

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成　６年　８月１２ 日Copy and translation of written amendment) Submission (Article 184-8 of the Patent Law) August 12, 1994 Day

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] １．フラックスを保持するアルミニウムベースの部材であって、該部材には、固 化した金属コーティング表面層が設けられ、該金属コーティング層は、該層と一 体化した部分となるバラバラのフラックス粒子を含むことを特徴とする、フラッ クスを保持するアルミニウムベースの部材。1. An aluminum-based member that holds the flux, the member having a a metallic coating surface layer is provided, the metallic coating layer being in conformity with the layer; Flux is characterized by containing discrete flux particles that become solidified parts. An aluminum-based member that holds the box. ２．フラックス粒子がコーティング層に埋め込まれている、請求の範囲第１項に 記載の部材。2. According to claim 1, wherein the flux particles are embedded in the coating layer. Parts listed. ３．コーティング層が亜鉛アルミニウム合金である、請求の範囲第１項に記載の 部材。3. Claim 1, wherein the coating layer is a zinc aluminum alloy. Element. ４．フラックス粒子がハロゲンベースのフラックス粒子である、請求の範囲第１ 項に記載の部材。4. Claim 1, wherein the flux particles are halogen-based flux particles. Components listed in section. ５．粒子を保持する金属製の部材を提供する方法であって、該方法は、該部材上 に溶融した金属コーティングを設け、該コーティングに対し、固体の粒子を打ち 込み、最後に該コーティングが固化するように該部材を冷却し、これにより固化 したコーティング中に該粒子が堅固に固定されるステッアを包含することを特徴 とする、粒子を保持する金属製の部材を提供する方法。5. A method of providing a metallic member for holding particles, the method comprising: A molten metal coating is applied to the surface, and solid particles are bombarded against the coating. and finally cool the part so that the coating solidifies, thereby solidifying. characterized in that it includes a steer in which the particles are firmly fixed in the coated coating. A method of providing a metal member for holding particles. ６．コーティングに対する固体粒子の打ち込みが、ハロゲンベースのフラックス 粒子によるアルミニウムベースの部材のフラックス処理を含む、請求の範囲第５ 項に記載の方法。6. The implantation of solid particles into the coating is achieved by using halogen-based fluxes. Claim 5 comprising fluxing an aluminum-based component with particles The method described in section. ７．フラックス処理が、部材のコーティングとインラインの連続アロセスである 、請求の範囲第６項に記載の方法。7. Flux treatment is a continuous process in-line with part coating , the method according to claim 6.